CN110931742B

CN110931742B - 负极及包含其的电化学装置和电子装置

Info

Publication number: CN110931742B
Application number: CN201911193195.5A
Authority: CN
Inventors: 廖群超; 崔航; 谢远森
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2039-11-28
Also published as: CN110931742A

Abstract

本申请涉及负极及包含其的电化学装置和电子装置。本申请的负极包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中距离所述硅基颗粒边缘的垂直距离为0‑6μm范围内存在的石墨颗粒数为N，基于所述硅基颗粒的总数量计，大于50％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。本申请的负极具有良好的循环性能，同时由该负极制备的电池具有较好的倍率性能和较低的变形率。

Description

负极及包含其的电化学装置和电子装置

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种负极及包含其的电化学装置和电子装置，特别是锂离子电池。

背景技术

随着消费电子类的产品如笔记本电脑、手机、平板电脑、移动电源和无人机等的普及，对其中的电化学装置的要求越来越严格。例如，不仅要求电池轻便，而且还要求电池拥有高容量和较长的工作寿命。锂离子电池凭借其具有能量密度高、安全性高、无记忆效应和工作寿命长等突出的优点已经在市场上占据主流地位。

发明内容

本申请实施例提供了一种负极，以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。本申请实施例还提供了使用该负极的电化学装置以及电子装置。

在一个实施例中，本申请提供了一种负极，其包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中距离所述硅基颗粒边缘的垂直距离为约0-6μm范围内存在的石墨颗粒数为N，基于所述硅基颗粒的总数量计，大于约50％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。

在另一个实施例中，本申请提供一种电化学装置，其包括根据本申请的实施例所述的负极。

在另一个实施例中，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请的实施例所述的电化学装置。

本申请从硅基材料和石墨材料之间的合理匹配出发，通过限定硅基颗粒周围存在的石墨颗粒的个数，显著改善电池的循环性能和变形率。

本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述和显示，或是经由本申请实施例的实施而阐释。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1A示出了实施例1中硅氧化物SiOx的扫描式电子显微镜(SEM)图片；图1B示出了实施例1中石墨颗粒的SEM图片；且图1C和图1D分别示出了实施例1中负极的一部分截面的SEM图片。

图2A示出了实施例1中硅氧化物SiOx的粒径分布曲线；且图2B示出了实施例1中石墨的粒径分布曲线。

图3A为实施例1和对比例1中锂离子电池的循环衰减曲线；图3B为实施例1和对比例1的电池变形曲线；图3C为实施例10中负极活性材料的X射线衍射(XRD)图；且图3D为对比例4中负极活性材料的的X射线衍射图。

图4示出了本申请一个实施例的负极活性材料的结构示意图。

图5示出了本申请另一个实施例的负极活性材料的结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

如本申请中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。

在本申请中，Dv50为负极活性材料累计体积百分数达到50％时所对应的粒径，单位为μm。

在本申请中，Dn10为负极活性材料累计数量百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm。

在本申请中，硅复合物包含硅单质、硅化合物、硅单质与硅化合物的混合物或不同硅化物的混合物。

在本申请中，球形度是指颗粒最短直径与最长直径的比值。

在本申请中，“负极克容量”是指用于制备负极的负极活性材料的克容量。例如，本申请实施例的负极活性材料为石墨和硅基负极活性材料的混合物，则“负极克容量”是指该混合物的克容量。

另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”、“中的一个”、“中的一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的一者”意味着仅A或仅B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的一者”意味着仅A；仅B；或仅C。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。

在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。

一、负极

本申请实施例提供了一种负极，所述负极包括集流体和位于该集流体上的负极活性材料层。

在一些实施例中，所述负极活性材料层包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中距离所述硅基颗粒边缘的垂直距离为约0-6μm范围内存在的石墨颗粒数为N，基于所述硅基颗粒的总数量计，大于约50％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。

在一些实施例中，N个石墨颗粒各自独立地全部或者部分在距硅基颗粒边缘垂直距离为约6μm范围内。在一些实施例中，所述N个石墨颗粒中的每一个全部在距硅基颗粒边缘垂直距离为约6μm范围内。在一些实施例中，所述N个石墨颗粒中的一些颗粒全部在距硅基颗粒边缘垂直距离为约6μm范围内，另一些石墨颗粒中的每一个仅有一部分在距硅基颗粒边缘垂直距离为约6μm范围内。

在一些实施例中，所述硅基颗粒不包括其边缘距集流体和负极表面最小距离小于约6μm的颗粒。

在一些实施例中，大于约60％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。在一些实施例中，大于约70％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。在一些实施例中，大于约80％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。在一些实施例中，大于约90％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。

在一些实施例中，所述硅基颗粒在X射线衍射图案中2θ归属于约28.0°-29.0°范围内最高强度数值为I₂，归属于约20.5°-21.5°范围内最高强度数值为I₁，其中约0<I₂/I₁≤约1。

在一些实施例中，所述硅基颗粒在X射线衍射图案中2θ归属于约28.4°最高强度数值为I₂，归属于约21.0°范围内最高强度数值为I₁，其中约0<I₂/I₁≤约1。在一些实施例中，I₂/I₁的值为约0.3、约0.5、约0.7或约0.9。

在一些实施例中，所述硅基颗粒的D_V50的范围为约2.5μm-10μm。在一些实施例中，所述硅基颗粒的D_V50的范围为约4μm-8μm。在一些实施例中，所述硅基颗粒的D_V50的范围为约4.5μm-6μm。

在一些实施例中，所述硅基颗粒的粒径分布满足：约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6。在一些实施例中，所述硅基颗粒的粒径分布满足：约0.4≤Dn10/Dv50≤约0.5。在一些实施例中，所述硅基颗粒的粒径分布为约0.35、约0.45或约0.55。

在一些实施例中，所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为约0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

在一些实施例中，氧化物MeO_y包括Al₂O₃、TiO₂、ZrO、MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄、Co₃O₄、Cr₂O₃、SiO₂或其任意组合。

在一些实施例中，所述氧化物MeO_y层中的碳材料包含无定形碳、碳纳米管、碳纳米颗粒、碳纤维、石墨烯或其任意组合。在一些实施例中，所述无定形碳为碳前驱体经过高温烧结后得到的碳材料。在一些实施例中，所述碳前驱体包括聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯、酸酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚丙烯酸树脂或其任意组合。

在一些实施例中，所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeOy层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。在一些实施例中，所述聚合物层可直接包覆于硅复合物基体的表面。即，所述硅基颗粒仅包括硅复合物基体和聚合物层。

在一些实施例中，所述聚合物层包含聚偏氟乙烯及其衍生物、羧甲基纤维素及其衍生物、羧甲基纤维素钠及其衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物、聚丁苯橡胶、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或其任意组合。

在一些实施例中，所述石墨颗粒的平均球形度为A，所述硅基颗粒的平均球形度为B，A和B满足：约0＜B-A≤约0.3。

在一些实施例中，B-A的值为约0.1、约0.15、约0.17、约0.19、约0.21、约0.23、约0.26或约0.29。

在一些实施例中，所述硅复合物基体包含能嵌入和脱出锂离子的粒子。在一些实施例中，所述硅复合物基体包含含硅物质，其中，所述硅复合物基体中的所述含硅物质与所述负极材料中除了所述含硅物质以外的其它物质中的一种或多种可形成复合物。

在一些实施例中，所述硅复合物基体包括SiO_x，且约0.6≤x≤约1.5。

在一些实施例中，所述硅复合物基体包括纳米Si晶粒、SiO、SiO₂或其任意组合。

在一些实施例中，所述纳米Si晶粒的尺寸为小于约100nm。在一些实施例中，所述纳米Si晶粒的尺寸为小于约50nm。在一些实施例中，所述纳米Si晶粒的尺寸为小于约20nm。在一些实施例中，所述纳米Si晶粒的尺寸为小于约5nm。在一些实施例中，所述纳米Si晶粒的尺寸为小于约2nm。

在一些实施例中，所述氧化物MeO_y层的厚度为约0.5nm-1000nm。在一些实施例中，所述氧化物MeO_y层的厚度为约1nm-500nm。在一些实施例中，所述氧化物MeO_y层的厚度为约1nm-100nm。在一些实施例中，所述氧化物MeO_y层的厚度为约1nm-20nm。在一些实施例中，所述氧化物MeO_y层的厚度为约2nm、约10nm、约20nm或约50nm。

在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，Me元素的重量百分比为约0.005wt％-1wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，Me元素的重量百分比为约0.01wt％-1wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，Me元素的重量百分比为约0.02wt％-0.9wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，Me元素的重量百分比为约0.05wt％、约0.1wt％、约0.2wt％、约0.3wt％、约0.4wt％、约0.5wt％、约0.6wt％、约0.7wt％或约0.8wt％。

在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述氧化物MeO_y层中碳材料的重量百分比为约0.01wt％-1wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述氧化物MeO_y层中碳材料的重量百分比为约0.1wt％-0.9wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述氧化物MeO_y层中碳材料的重量百分比为约0.2wt％-0.8wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述氧化物MeO_y层中碳材料的重量百分比为约0.3wt％、约0.4wt％、约0.5wt％、约0.6wt％或约0.7wt％。

在一些实施例中，所述聚合物层中的碳材料包含碳纳米管、碳纳米颗粒、碳纤维、石墨烯或其任意组合。

在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述聚合物层的重量百分比为约0.05-5wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述聚合物层的重量百分比为约0.1-4wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述聚合物层的重量百分比为约0.5-3wt％。在一些实施例中，基于所述硅基颗粒的总重量，所述聚合物层的重量百分比为约1wt％、约1.5wt％或约2wt％。

在一些实施例中，所述聚合物层的厚度为约1nm-100nm。在一些实施例中，所述聚合物层的厚度为约5nm-90nm。在一些实施例中，所述聚合物层的厚度为约10nm-80nm。在一些实施例中，所述聚合物层的厚度为约5nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约60nm或约70nm。

在一些实施例中，所述负极材料的比表面积为约1-50m²/g。在一些实施例中，所述负极材料的比表面积为约5-40m²/g。在一些实施例中，所述负极材料的比表面积为约10-30m²/g。在一些实施例中，所述负极材料的比表面积为约1m²/g、约5m²/g或约10m²/g。

在一些实施例中，所述硅基颗粒的平均球形度为约0.8-1.0。在一些实施例中，所述硅基颗粒的平均球形度为约0.85、约0.9或约0.95。

在一些实施例中，球形度低于约0.8的硅基颗粒数占硅基颗粒总数量的百分比小于或等于约10％。在一些实施例中，球形度低于约0.8的硅基颗粒数占硅基颗粒总数量的百分比小于或等于约8％、约7％、约6％或约5％。

在一些实施例中，所述石墨颗粒的平均球形度为约0.5-0.8。在一些实施例中，所述石墨颗粒的平均球形度为约0.55、约0.6、约0.65或约0.75。

在一些实施例中，球形度为约0.5-0.8的石墨颗粒数占石墨颗粒总数量的百分比大于或等于约95％。在一些实施例中，球形度为约0.5-0.8的石墨颗粒数占石墨颗粒总数量的百分比大于或等于约96％、约97％或约98％。

在一些实施例中，所述石墨颗粒在拉曼光谱分析中的约1330cm^-1具有散射峰I₁₃₃₀，且在约1580cm^-1处具有散射峰I₁₅₈₀，I₁₃₃₀/I₁₅₈₀的比值满足约0.7＜I₁₃₃₀/I₁₅₈₀＜约2.0。

在一些实施例中，I₁₃₃₀/I₁₅₈₀的比值满足约0.8＜I₁₃₃₀/I₁₅₈₀＜约1.8。在一些实施例中，I₁₃₃₀/I₁₅₈₀的比值满足约1＜I₁₃₃₀/I₁₅₈₀＜约1.5。

在一些实施例中，所述石墨颗粒的粒径Dv50为约0.01-80μm。在一些实施例中，所述石墨颗粒的粒径Dv50为约1-70μm。在一些实施例中，所述石墨颗粒的粒径Dv50为约5-60μm。在一些实施例中，所述石墨颗粒的粒径Dv50为约10-50μm。在一些实施例中，所述石墨颗粒的粒径Dv50为约15μm、约20μm、约25μm、约30μm、约35μm、约40μm或约45μm。

在一些实施例中，所述石墨颗粒的比表面积为小于或等于约30m²/g。在一些实施例中，所述石墨颗粒的比表面积为小于或等于约25m²/g。在一些实施例中，所述石墨颗粒的比表面积为小于或等于约20m²/g。在一些实施例中，所述石墨颗粒的比表面积为小于或等于约15m²/g。

在一些实施例中，所述石墨颗粒在X射线衍射图谱包括004衍射线图形和110衍射线图形，单位晶胞长度的c轴长度C004可由所述004衍射线图形得到，单位晶胞长度的a轴长度C110可由所述110衍射线图形得到，两者的比值C004/C110为所述石墨颗粒的取向指数(Orientation Index，简称OI值)，所述石墨颗粒的OI值为约1-30。

在一些实施例中，所述石墨颗粒的OI值为约1-20。在一些实施例中，所述石墨颗粒的OI值为约5、约10或约15。

在一些实施例中，满足约0<I₂/I₁≤约1的硅基颗粒的制备方法包括：

(1)将二氧化硅与金属硅粉末以摩尔比约1:5-5:1混合得到混合材料；

(2)在约10^-4-10^-1kPa压力范围下，在约1100-1550℃的温度范围内加热所述混合材料约0.5-24h获得气体；

(3)冷凝获得的所述气体得到固体；

(4)粉碎和筛分所述固体得到所述硅基颗粒；和

(5)在约400-1200℃的范围内热处理所述固体约1-24h，冷却经热处理的所述固体后得到所述硅基颗粒。

在一些实施例中，所述二氧化硅与金属硅粉末的摩尔比为约1:4-4:1。在一些实施例中，所述二氧化硅与金属硅粉末的摩尔比为约1:3-3:1。在一些实施例中，所述二氧化硅与金属硅粉末的摩尔比为约1:2-2:1。在一些实施例中，所述二氧化硅与金属硅粉末的摩尔比为约1:1。

在一些实施例中，所述压力范围为约10^-4-10^-1kPa。在一些实施例中，所述压力为约1Pa、约10Pa、约20Pa、约30Pa、约40Pa、约50Pa、约60Pa、约70Pa、约80Pa、约90Pa或者约100Pa。

在一些实施例中，所述加热温度为约1100-1450℃。在一些实施例中，所述加热温度为约1200℃或约1400℃。

在一些实施例中，所述加热时间为约1-20h。在一些实施例中，所述加热时间为约5-15h。在一些实施例中，所述加热时间为约2h、约4h、约6h、约8h、约10h、约12h、约14h、约16h或约18h。

在一些实施例中，混合通过球磨机、V型混料机、三维混料机、气流混料机或卧式搅拌机进行。

在一些实施例中，加热是在惰性气体保护下进行。在一些实施例中，所述惰性气体包括氮气、氩气、氦气或其组合。

在一些实施例中，所述热处理的温度为约400-1200℃。在一些实施例中，所述热处理的温度为约600℃、约800℃或约1000℃。

在一些实施例中，所述热处理的时间为约1-24h。在一些实施例中，所述热处理的时间为约2-12h。在一些实施例中，所述热处理的时间为约5h、约10h或约15h。

在一些实施例中，表面具有氧化物MeO_y包覆层的硅基颗粒的制备方法包括：

(1)将上述经分级后得到的固体或商业硅氧化合物SiO_x、碳前驱体和氧化物前驱体MeT_n在有机溶剂和去离子水的存在下形成混合溶液；

(2)干燥所述混合溶液得到粉末；以及

(3)将所述粉末在约250-900℃下烧结约0.5-24h得到表面具有氧化物MeO_y层的硅基颗粒；

其中x为约0.5-1.5；

y为约0.5-3，

其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、Cr、V、Co或Zr中的至少一种，

其中T包括甲氧基、乙氧基、异丙氧基或卤素中的至少一种，且

其中n为1、2、3或4。

在一些实施例中，所述氧化物前驱体MeT_n包括钛酸异丙酯、异丙醇铝或其组合。

在一些实施例中，所述碳材料包含无定形碳、碳纳米管、碳纳米颗粒、碳纤维、石墨烯或其任意组合。在一些实施例中，所述无定形碳为碳前驱体经过高温烧结后得到的碳材料。在一些实施例中，所述碳前驱体包括聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯、酸酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚丙烯酸树脂或其任意组合。

在一些实施例中，烧结温度为约300-800℃。在一些实施例中，烧结温度为约400-700℃。在一些实施例中，烧结温度为约400-650℃。在一些实施例中，烧结温度为约500℃或约600℃。

在一些实施例中，烧结时间为约1-20h。在一些实施例中，烧结时间为约1-15h。在一些实施例中，烧结时间为约1-10h。在一些实施例中，烧结时间为约1.5-5h。在一些实施例中，烧结时间为约2h、约3h或约4h。

在一些实施例中，所述有机溶剂包括如下溶剂中的至少一种：乙醇、甲醇、正己烷、N,N-二甲基甲酰胺、吡咯烷酮、丙酮、甲苯、异丙醇或正丙醇。在一些实施例中，所述有机溶剂为乙醇。

在一些实施例中，卤素包括F、Cl、Br或其组合。

在一些实施例中，烧结是在惰性气体保护下进行。在一些实施例中，所述惰性气体包括氮气、氩气或其组合。

在一些实施例中，干燥为喷雾干燥，干燥温度为约100-300℃。

在一些实施例中，表面具有聚合物包覆层的硅基颗粒的制备方法包括：

(1)将上述经粉碎和筛分后得到的固体、商业硅氧化合物SiO_x或表面具有氧化物MeO_y层的硅基颗粒与碳材料和聚合物在溶剂中高速分散约1-15h得到悬浮液；和

(2)去除所述悬浮液中的溶剂，

其中x为约0.5-1.5。

在一些实施例中，分散时间为约2h、约4h、约6h、约8h或约10h。

在一些实施例中，所述聚合物包括聚偏氟乙烯及其衍生物、羧甲基纤维素及其衍生物、羧甲基纤维素钠及其衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物、聚丁苯橡胶、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或其任意组合。

在一些实施例中，所述碳材料包含碳纳米管、碳纳米颗粒、碳纤维、石墨烯或其任意组合。

在一些实施例中，所述溶剂包含水、乙醇、甲醇、四氢呋喃、丙酮、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲苯、二甲苯或其任意组合。

图1A示出了实施例1中硅氧化物SiOx的SEM图片；图1B示出了实施例1中石墨颗粒的SEM图片；且图1C和图1D分别示出了实施例1中负极的一部分截面的SEM图片。

由图1C可以看出，距离一个硅基颗粒边缘垂直距离为约6μm范围内存在的石墨颗粒数为11个。由图1D可以看出，距离另一个硅基颗粒边缘垂直距离为约6μm范围内存在的石墨颗粒个数为14个。

工业中通常将硅氧材料与石墨材料按一定的比例混合制备负极。现有技术通常仅关注对硅氧材料进行改善以提高负极的性能，而忽略了硅氧材料颗粒与石墨颗粒之间合理的匹配对负极性能的影响。硅氧材料颗粒和石墨颗粒在嵌锂的过程中体积膨胀不一致。本申请发现，通过使负极中的硅氧材料颗粒与石墨颗粒合理匹配能均匀分散负极整体膨胀应力，使硅氧材料颗粒填充在石墨之间的缝隙中像齿轮一样相互嵌在一起，从而增加负极的压实密度；并且能够抑制颗粒因膨胀产生的位移，减小负极的变形，增加电池的循环寿命。因此，硅氧材料颗粒与石墨颗粒的合理匹配对于提升电池的性能具有重要意义。

图3A为实施例1和对比例1中的锂离子电池的循环衰减曲线；图3B为实施例1和对比例1中的锂离子电池变形曲线。

由图3A可以看出，实施例1的容量保持率高于对比例1的容量保持率。由图3B可以看出，实施例1中电池的变形率小于对比例1中电池的变形率。

图3C示出了本申请实施例10的负极活性材料的X射线衍射(XRD)图。由图3C可以看出，该负极活性材料在X射线衍射图案中2θ归属于约28.0°-29.0°范围内最高强度数值为I₂，归属于约20.5°-21.5°范围内最高强度数值为I₁，其中约0<I₂/I₁≤约1。I₂/I₁数值的大小反应了材料歧化的影响程度。I₂/I₁值越大，负极活性材料内部的纳米硅晶粒的尺寸越大。当I₂/I₁值大于1时，负极活性材料在嵌锂过程中会导致局部区域的应力急剧增大，从而导致负极活性材料在循环过程中结构衰退。另外由于产生纳米晶分布，在离子扩散过程中晶界扩散的能力会受到影响。本申请发明人发现，当I₂/I₁数值满足0<I₂/I₁≤I时，负极活性材料具有良好的循环性能，并且由其制备的锂离子电池具有良好的抗膨胀性能。

图3D示出了本申请对比例4的负极活性材料的X射线衍射(XRD)图。由图3D可以看出，对比例4的负极活性材料的I₂/I₁明显大于1。与实施例1的负极活性材料相比，对比例4的负极活性材料的循环性能较差、由其制备的锂离子电池膨胀率较高且倍率性能较差。

图4示出了本申请一个实施例的负极活性材料的结构示意图。其中内层1为硅复合物基体，外层2为包含碳材料的氧化物MeO_y层。

包覆所述硅复合物基体的氧化物MeO_y层可以起到HF捕捉剂的作用，所述氧化物可与电解液中的HF反应而降低循环过程中电解液中HF的含量，降低HF对硅材料表面的刻蚀，从而进一步提升材料的循环性能。氧化物MeO_y层中掺杂一定量碳可以增强负极活性材料的导电性，减小循环过程中的极化作用。

图5示出了本申请另一个实施例的负极活性材料的结构示意图。其中内层1为硅复合物基体，中间层2为包含碳材料的氧化物MeO_y层，外层3为包含碳材料的聚合物层。本申请的负极活性材料也可以仅具有硅复合物基体和聚合物层，而不具有MeO_y层。即，本申请的聚合物层可直接包覆于硅复合物基体的表面。

含有碳纳米管(CNT)的聚合物层包覆在负极活性材料的表面，可以利用聚合物将CNT束缚在负极活性材料表面，有利于提升负极活性材料表面的界面稳定性，束缚硅基颗粒偏移，从而提升其循环性能，改善变形。

在一些实施例中，所述负极活性材料层包括粘合剂。在一些实施例中，所述粘合剂包括，但不限于：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙。

在一些实施例中，所述负极活性材料层包括导电材料。在一些实施例中，所述导电材料包括，但不限于：天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银或聚亚苯基衍生物。

在一些实施例中，所述集流体包括，但不限于：铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或覆有导电金属的聚合物基底。

在一些实施例中，所述负极可以通过如下方法获得：在溶剂中将活性材料、导电材料和粘合剂混合，以制备活性材料组合物，并将该活性材料组合物涂覆在集流体上。

在一些实施例中，溶剂可以包括，但不限于：N-甲基吡咯烷酮。

二、正极

可用于本申请的实施例中正极的材料、构成和其制造方法包括任何现有技术中公开的技术。在一些实施例中，正极为美国专利申请US9812739B中记载的正极，其以全文引用的方式并入本申请中。

在一些实施例中，正极包括集流体和位于该集流体上的正极活性材料层。

在一些实施例中，正极活性材料包括，但不限于：钴酸锂(LiCoO2)、锂镍钴锰(NCM)三元材料、磷酸亚铁锂(LiFePO4)或锰酸锂(LiMn2O4)。

在一些实施例中，正极活性材料层还包括粘合剂，并且可选地包括导电材料。粘合剂提高正极活性材料颗粒彼此间的结合，并且还提高正极活性材料与集流体的结合。

在一些实施例中，粘合剂包括，但不限于：聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙等。

在一些实施例中，导电材料包括，但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物和它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝或银。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。

在一些实施例中，集流体可以包括，但不限于：铝。

正极可以通过本领域公知的制备方法制备。例如，正极可以通过如下方法获得：在溶剂中将活性材料、导电材料和粘合剂混合，以制备活性材料组合物，并将该活性材料组合物涂覆在集流体上。在一些实施例中，溶剂可以包括，但不限于：N-甲基吡咯烷酮。

三、电解液

可用于本申请实施例的电解液可以为现有技术中已知的电解液。

在一些实施例中，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂。根据本申请的电解液的有机溶剂可为现有技术中已知的任何可作为电解液的溶剂的有机溶剂。根据本申请的电解液中使用的电解质没有限制，其可为现有技术中已知的任何电解质。根据本申请的电解液的添加剂可为现有技术中已知的任何可作为电解液添加剂的添加剂。

在一些实施例中，所述有机溶剂包括，但不限于：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯或丙酸乙酯。

在一些实施例中，所述锂盐包括有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。

在一些实施例中，所述锂盐包括，但不限于：六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF₃SO₂)₂(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO₂F)₂)(LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C₂O₄)₂(LiBOB)或二氟草酸硼酸锂LiBF₂(C₂O₄)(LiDFOB)。

在一些实施例中，所述电解液中锂盐的浓度为：约0.5-3mol/L、约0.5-2mol/L或约0.8-1.5mol/L。

四、隔离膜

在一些实施例中，正极与负极之间设有隔离膜以防止短路。可用于本申请的实施例中使用的隔离膜的材料和形状没有特别限制，其可为任何现有技术中公开的技术。在一些实施例中，隔离膜包括由对本申请的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。

例如，隔离膜可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。

基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。

无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或几种的组合。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。

聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料选自聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。

五、电化学装置

本申请的实施例提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括发生电化学反应的任何装置。

在一些实施例中，本申请的电化学装置包括具有能够吸留、放出金属离子的正极活性物质的正极；根据本申请的实施例的负极；电解液；和置于正极和负极之间的隔离膜。

在一些实施例中，本申请的电化学装置包括，但不限于：所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。

在一些实施例中，所述电化学装置是锂二次电池。

在一些实施例中，锂二次电池包括，但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。

六、电子装置

本申请的电子装置可为任何使用根据本申请的实施例的电化学装置的装置。

在一些实施例中，所述电子装置包括，但不限于：笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池或锂离子电容器等。

下面以锂离子电池为例并且结合具体的实施例说明锂离子电池的制备，本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是实例，其他任何合适的制备方法均在本申请的范围内。

实施例

以下说明根据本申请的锂离子电池的实施例和对比例进行性能评估。

一、负极活性材料性能评估方法

1、负极活性材料粉末性质测试方法

(1)粉末颗粒微观形貌观察：利用扫面电子显微镜进行粉末微观形貌观察，表征材料表面包覆情况，所选测试仪器为：OXFORD EDS(X-max-20mm²)，加速电压为15KV，调整焦距，观测倍数从50K进行高倍观察，低倍下500-2000主要观察颗粒团聚情况。

(2)平均球形度测试：利用马尔文自动图像粒度分析仪对一定数量(大于5000)分散的颗粒进行图像捕捉以及处理，然后通过图像导向拉曼光谱技术(MDRS)，准确分析颗粒的微观结构和形态，得到所有颗粒的最长直径以及最短直径，计算每个颗粒最短直径和最长直径的比值得到每个颗粒的球形度，对所有颗粒的球形度取平均值即为平均球形度。

(3)比表面积测试：在恒温低温下，测定不同相对压力时的气体在固体表面的吸附量后，基于布朗诺尔-埃特-泰勒吸附理论及其公式(BET公式)求得试样单分子层吸附量，从而计算出固体的比表面积。

称取约1.5-3.5g粉末样品装入TriStar II 3020的测试样品管中，约200℃脱气120min后进行测试。

(4)粒度测试：50ml洁净烧杯中加入约0.02g粉末样品，加入约20ml去离子水，再滴加几滴1％的表面活性剂，使粉末完全分散于水中，120W超声清洗机中超声5分钟，利用MasterSizer 2000测试粒度分布。

(5)碳含量测试：样品在富氧条件下由高频炉高温加热燃烧使碳和硫分别氧化成二氧化碳和二氧化硫，该气体经处理后进入相应的吸收池，对相应的红外辐射进行吸收再由探测器转化成对应的信号。此信号由计算机采样，经线性校正后转换成与二氧化碳、二氧化硫浓度成正比的数值，然后把整个分析过程的取值累加，分析结束后，此累加值在计算机中除以重量值，再乘以校正系数，扣除空白，即可获得样品中碳、硫百分含量。利用高频红外碳硫分析仪(上海徳凯HCS-140)进行样品测试。

(6)XRD测试：称取样品1.0-2.0g倒入玻璃样品架的凹槽内，并用玻璃片将其压实和磨平，采用X射线衍射仪(布鲁克，D8)按照JJS K 0131-1996《X射线衍射分析法通则》进行测试，测试电压设置40kV，电流为30mA，扫描角度范围为10-85°，扫描步长为0.0167°，每个步长所设置的时间为0.24s，得到XRD衍射图案，从图中得到2θ归属于28.4°最高强度数值I₂，与归属于21.0°最高强度I₁，从而计算出I₂/I₁的比值。

(7)金属元素测试：称取一定量的样品加入一定量的浓硝酸进行微波消解后得到溶液，并将所得到的溶液和滤渣进行多次洗涤并定容到一定的体积，通过ICP-OES测试其中的金属元素的等离子体强度，根据所测金属的标准曲线计算出溶液中金属含量，从而计算出材料中所含的金属元素的量。

(8)负极孔隙率测试：利用冲片机将负极冲切成13mm的小圆片，并使用万分尺测量小圆片的厚度。将一定数量的小圆片放入AccuPyc 1340仪器的样品仓中，使用氦气对样品吹扫30次后，按程序通入氦气，通过测试样品仓内的压力，利用波尔定律PV＝nRT计算出样品仓内的真体积。测试完成后清点小圆片的数量，计算出样品的表观体积。1-真体积/表观体积，得到样品的孔隙率。

(9)负极压实密度测试方法：利用冲片机在负极上冲切面积为S的小圆片，称量其质量为M₁，用万分尺测量其厚度为H₁，采用同样的冲片机冲切相同面积的集流体，并称量其质量M₂，其负极压实密度为:(M₁-M₂)/(H₁-H₂)/S。

(10)满足距离所述硅基颗粒边缘的垂直距离为0-6μm范围内存在的石墨颗粒数(以下简称硅基颗粒周围石墨颗粒数)N为6-17的硅基颗粒百分比的测试方法：

将负极截面采用Ar粒子抛光，然后采用SEM在边缘距离集流体和负极表面最小距离大于或等于约6μm的硅基颗粒中一次拍摄至少30个硅基颗粒，记录距离所述至少30个硅基颗粒边缘的垂直距离为约0-6μm范围内存在的石墨颗粒数N。此处石墨颗粒数指的是单个石墨颗粒的个数，即一次石墨颗粒的个数。如果石墨颗粒形成团聚体，则计算的石墨颗粒的个数是该团聚体中满足上述要求的单个石墨颗粒的个数，而不是将团聚体视为一个颗粒。

计算满足N为6-17的硅基颗粒数占所述至少30个硅基颗粒的百分比。如果所见区域硅基颗粒数不足30个，可以移动至其他区域拍摄。上述N个石墨颗粒中的每一个可以全部在距离所述至少30个硅基颗粒边缘的垂直距离为约0-6μm范围内，也可以是一些中的每一个的全部在上述范围内，而另一些中的每一个只有部分在上述范围内。

以下表格中各物质的重量百分比均是基于负极活性材料的总重量计算得到的。

二、负极活性材料的电性能测试方法

1、扣式电池测试方法：

在干燥氩气环境下，在碳酸丙烯酯(PC)，碳酸乙烯酯(EC)，碳酸二乙酯(DEC)(重量比约1：1：1)混合而成的溶剂中，加入LiPF₆，混合均匀，其中LiPF₆的浓度为约1.15mol/L，再加入约7.5wt％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)后，混合均匀得到电解液。

将实施例和对比例中得到的负极活性材料、导电炭黑与粘结剂PAA(改性聚丙烯酸，PAA)按照重量比约80：10：10加入去离子水中，搅拌形成浆料，利用刮刀涂覆形成厚度为约100μm的涂层，在真空干燥箱中在约85℃烘干约12小时，在干燥环境中用冲压机切成直径为约1cm的圆片，在手套箱中以金属锂片作为对电极，隔离膜选择ceglard复合膜，加入电解液组装成扣式电池。用蓝电(LAND)系列电池测试对电池进行充放电测试，测试其充放电容量。

首先采用0.05C放电至0.005V，静止5分钟后，用50μA放电至0.005V，再静止5分钟后，用10μA放电至0.005V，得到材料的首次嵌锂容量；然后用0.1C充电至2V，得到首次脱锂容量。最终，用首次脱锂容量比上首次嵌锂容量即为材料的首次效率。

2、全电池测试

(1)锂离子电池的制备

正极的制备

将LiCoO₂、导电炭黑和聚偏二氟乙烯(PVDF)按照约95％:2.5％:2.5％的重量比在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，制得正极浆料。将制得的正极浆料涂布在正极集流体铝箔上，烘干，冷压，得到正极。

负极的制备

将石墨、根据实施例和对比例制备的硅基负极活性材料、导电剂(导电碳黑，Super

)和粘结剂PAA按照约95％:1.2％:5％:3.8％的重量比混合，加入适量的水，在固体含量为约30wt％-60wt％下捏合。加入适量的水，调节浆料的粘度为约2000-3000Pa·s，制成负极浆料。

将制得的负极浆料涂布在负极集流体铜箔上，烘干，冷压，得到负极。

电解液的制备

在干燥氩气环境下，在碳酸丙烯酯(PC)，碳酸乙烯酯(EC)，碳酸二乙酯(DEC)(重量比约1：1：1)混合而成的溶剂中，加入LiPF₆混合均匀，其中LiPF₆的浓度为约1.15mol/L，再加入约7.5wt％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)后混合均匀得到电解液。

隔离膜的制备

以PE多孔聚合薄膜作为隔离膜。

锂离子电池的制备

将正极、隔离膜、负极按顺序叠好，使隔离膜处于正极和负极中间以起到隔离的作用。卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于外包装中，注入电解液，封装。经过化成、脱气、切边等工艺流程得到锂离子电池。

(2)循环性能测试：

测试温度为25℃/45℃，以0.7C恒流充电到4.4V，恒压充电到0.025C，静置5分钟后以0.5C放电到3.0V。以此步骤得到的容量为初始容量，进行0.7C充电/0.5C放电进行循环测试，以每一步的容量与初始容量做比值，得到容量衰减曲线。以25℃循环截至到容量保持率为90％的圈数记为电池的室温循环性能，以45℃循环截至到容量保持率为80％的圈数记为电池的高温循环性能，通过比较上述两种情况下的循环圈数比较材料的循环性能。

(3)放电倍率测试：

在25℃下，以0.2C放电到3.0V，静置5min，以0.5C充电到4.45V，恒压充电到0.05C后静置5分钟，调整放电倍率，分别以0.2C、0.5C、1C、1.5C、2.0C进行放电测试，分别得到放电容量，以每个倍率下得到的容量与0.2C得到的容量对比，通过比较2C与0.2C下的比值比较倍率性能。

(4)电池满充变形率测试：

用螺旋千分尺测试半充(50％充电状态(SOC))时新鲜电池的厚度，循环至400圈时，电池处于满充(100％SOC)状态下，再用螺旋千分尺测试此时电池的厚度，与初始半充(50％SOC)时新鲜电池的厚度对比，即可得此时满充(100％SOC)电池变形率。

三、负极的组成和性能测试结果

1、选择商业硅氧化物SiO_x(0.5<x<1.5，D_V50＝约5.3μm)和石墨颗粒作为负极活性材料，按照上述方法制备实施例1-3和对比例1的负极。

表1-1示出了实施例1-3和对比例1中负极的组成。

表1-1

*此处的克容量为脱锂截至电压为2.0V所获得的容量(下同)。

表1-2示出了实施例4-6和对比例2中负极的组成。

表1-2

表1-3示出了实施例7-9和对比例3中负极的组成。

表1-3

表1-4示出了实施例1-9和对比例1-3中锂离子电池的性能测试结果。

表1-4

通过实施例1-3和对比例1的测试结果可以发现，满足石墨颗粒数N为6-17的SiO_x颗粒制备的锂离子电池的容量保持率高于N为18-22的SiO_x颗粒制备的锂离子电池，且变形率小于N为18-22的SiO_x颗粒制备的锂离子电池。

负极中SiO_x颗粒周围的石墨颗粒个数反应了石墨颗粒与SiO_x颗粒粒径对应的匹配关系。相同的SiO_x颗粒，石墨粒径越大，SiO_x颗粒周围一定范围内石墨颗粒的个数越少。反之，石墨粒径越小，SiO_x颗粒周围一定范围内石墨颗粒数越多。当石墨颗粒数过多时，SiO_x颗粒难以嵌入到石墨颗粒相互堆积形成的缝隙中，无法形成物理的错位效应，降低了负极的最大压实密度，从而增大了负极活性材料与电解液的接触面积，导致生成更多的固态电解质界面(solid electrolyte interphase,SEI)膜，降低材料的首次效率和容量保持率。实施例4-6与对比例2的测试结果，及实施例7-9和对比例3的测试结果进一步说明，石墨颗粒与SiO_x颗粒的平均球形度差值不同的情况下，满足石墨颗粒数N为6-17的SiO_x颗粒制备的锂离子电池的容量保持率以及抗变形能力均优于N为18-22的SiO_x颗粒制备的锂离子电池。

2、按照如下方法制备实施例10-12和对比例4的负极

(1)将二氧化硅与金属硅粉末以摩尔比约1:1分别经过机械干混和球磨混合得到混合材料；

(2)在Ar₂气氛下，在约10^-3-10^-1kPa压力范围下，在约约1100-1550℃的温度范围内加热所述混合材料约0.5-24h获得气体；

(3)冷凝获得的所述气体得到固体；

(4)粉碎、筛分所述固体；

(5)在约400-1200℃的范围内热处理所述固体约1-24h，冷却经热处理的所述固体后得到硅氧材料SiO_x作为硅基负极活性材料；以及

(6)按照上述方法制备实施例10-12和对比例4的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68。

表2-1示出了步骤(1)-(5)中的具体工艺参数。

表2-1

表2-2示出了实施例10-12和对比例4中硅基负极活性材料和石墨颗粒的性能参数。

表2-2

表2-3示出了实施例10-12和对比例4中的锂离子电池的性能测试结果。

表2-3

由实施例10-12和对比例4的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的情况下，选择满足约0<I₂/I₁≤约1的硅氧化物SiO_x制备的的锂离子电池的循环性能、抗变形性能和倍率性能优于约1<I₂/I₁的硅氧化物制备的锂离子电池。

3、按照如下方法制备实施例13-15和对比例5和6的负极

(1)通过将商业硅氧化物SiO_x进行筛分和分级处理得到实施例13-15和对比例5和6的硅基负极活性材料；

(2)按照上述方法制备实施例13-15和对比例5和6的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表3-1示出了实施例13-15和对比例5和6中硅基负极活性材料的性能参数。

表3-1

表3-2示出了由实施例13-15和对比例5和6的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表3-2

由实施例13-15和对比例5和6的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的情况下，选择满足约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的硅氧化物制备的锂离子电池的循环性能、抗变形能力和倍率性能优于Dn10/Dv50<约0.3或约0.6<Dn10/Dv50的硅氧化物制备的锂离子电池。

4、通过以下方法制备实施例16-19的负极：

(1)将商业硅氧化物SiO_x(0.5<x<1.5，D_V50＝约5μm)、碳前躯体和氧化物前驱体MeT_n加入到约150mL乙醇和约1.47mL去离子水中，搅拌约4小时直至形成均匀的悬浮液；

(2)喷雾干燥(进口温度约220℃，出口温度约110℃)所述悬浮液得到粉末；

(3)将所述粉末在约250-900℃下烧结约0.5-24h得到表面具有氧化物MeO_y层的硅氧化物作为硅基负极活性材料；以及

(4)按照上述方法制备实施例16-19的负极，其中周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表4-1中示出了制备实施例16-19中的具有氧化物MeO_y包覆层的硅氧化物SiO_x的工艺条件。

表4-1

其中“-”表示未添加该物质。

表4-2示出了实施例1和实施例16-19中硅基负极活性材料的组成和性能参数。

表4-2

其中“-”表示未添加该物质。

表4-3示出了由实施例1和实施例16-19中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表4-3

由实施例1和实施例16-19的测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的情况下，对硅氧化物包覆氧化物MeO_y层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能和抗变形能力。

5、通过以下方法制备实施例20-25的负极

(1)将碳材料(单壁碳纳米管(SCNT)和/或多壁碳纳米管(MCNT))和聚合物在水中高速分散约12h得到均匀混合的浆料；

(2)将商业硅氧化物SiO_x(0.5<x<1.5，D_V50＝约5μm)加入(1)中均匀混合的浆料中进行搅拌约4小时得到均匀混合的分散液；

(3)喷雾干燥(进口温度约200℃，出口温度约110℃)所述分散液得到粉末作为硅基负极活性材料；和

(4)按照上述方法制备实施例20-25的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表5-1示出了实施例20-25的具有聚合物包覆层的硅氧化物SiO_x的组成。

表5-1

其中“-”表示未添加该物质。

表5-1中的英文缩写的中文全称如下所示：

SCNT：单壁碳纳米管

MCNT：多壁碳纳米管

CMC-Na：羧甲基纤维素钠

PVP：聚乙烯吡咯烷酮

PVDF：聚偏二氟乙烯

PAANa：聚丙烯酸钠

表5-2示出了由实施例1和实施例20-25的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表5-2

由实施例1和实施例20-25的测试结果可以看出，在同样满足SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的情况下，对硅氧化物包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

6、制备实施例26-28和对比例7和8的负极活性材料：

(1)制备I₂/I₁值为约0.5的硅基负极活性材料，制备方法与实施例11制备方法相似，区别仅在于分级后热处理的温度为约500℃，时间为约2小时；

(2)进一步分级处理得到实施例26-28和对比例7和8的硅基负极活性材料；以及

(3)按照上述方法制备实施例26-28和对比例7和8的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表6-1示出了实施例26-28和对比例7和8的硅基负极活性材料的性能参数。

表6-1

表6-2示出了由实施例26-28和对比例7和8的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表6-2

由实施例26-28和对比例7和8的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，且约0<I₂/I₁≤约1的情况下，选择满足约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的的硅氧化物制备的负极的锂离子电池的循环性能、抗变形能力和倍率性能优于Dn10/Dv50<约0.3或约0.6<Dn10/Dv50的硅氧化物制备的负极的锂离子电池。

7、通过以下方法制备实施例29-32的负极：

(1)将实施例11的硅基负极活性材料进一步包覆氧化物MeO_y包覆层得到实施例29-32的硅基负极活性材料，实施例29-32的包覆方法分别与实施例16-19中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例29-32的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表7-1示出了实施例11和实施例29-32中硅基负极活性材料的组成和性能参数。

表7-1

其中“-”表示未添加该物质。

表7-2示出了由实施例11和实施例29-32中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表7-2

由实施例11和实施例29-32的测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，且约0<I₂/I₁≤约1的情况下，对硅氧化物包覆氧化物MeO_y层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

8、通过以下方法制备实施例33-40的负极：

(1)将实施例11的硅基负极活性材料进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层得到实施例33-40的硅基负极活性材料，实施例33-40的包覆方法分别与实施例20-25中的包覆方法相同：和

(2)按照上述方法制备实施例33-40的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表8-1示出了实施例33-40的具有聚合物包覆层的硅基负极活性材料的组成。

表8-1

其中“-”表示未添加该物质。

表8-2示出了由实施例11和实施例33-40的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表8-2

由实施例11和实施例33-40的测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，且约0<I₂/I₁≤约1的情况下，对硅氧化物包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

9、通过以下方法制备实施例41-45的负极：

(1)将实施例14的硅基负极活性材料进一步包覆氧化物MeO_y包覆层得到实施例41-45的硅基负极活性材料，实施例41-45的包覆方法分别与实施例16-19中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例41-45的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表9-1示出了实施例14和实施例41-45中的硅基负极活性材料的组成和性能参数。

表9-1

其中“-”表示未添加该物质。

表9-2示出了由实施例14和实施例41-45中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表9-2

由实施例14和实施例41-45的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，且约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的情况下，对硅氧化物包覆氧化物MeO_y层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

10、通过以下方法制备实施例46-52的负极：

(1)将实施例14的硅基负极活性材料进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层得到实施例46-52的硅基负极活性材料，实施例46-52的包覆方法分别与实施例20-25中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例46-52的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表10-1示出了实施例14和实施例46-52中的硅基负极活性材料的组成。

表10-1

其中“-”表示未添加该物质。

表10-2示出了由实施例14和实施例46-52中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表10-2

由实施例14和实施例46-52的测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，且约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的情况下，对硅氧化物包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

11、通过以下方法制备实施例53-62的负极：

(1)将实施例16的硅基负极活性材料进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层得到实施例53-62的硅基负极活性材料，实施例53-62的包覆方法分别与实施例53-62中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例53-62的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表11-1示出了实施例16和实施例53-62中的硅基负极活性材料的组成。

表11-1

其中“-”表示未添加该物质。

表11-2示出了由实施例16和实施例53-62中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表11-2

由实施例16和实施例53-62的测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的情况下，对表面具有氧化物MeO_y层的硅氧化物进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

12、通过以下方法制备实施例63-67的负极：

(1)将实施例27的硅基负极活性材料进一步包覆氧化物MeO_y包覆层得到实施例63-67的硅基负极活性材料，实施例63-67的包覆方法分别与实施例16-19中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例63-67的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表12-1示出了实施例27和实施例63-67中的硅基负极活性材料的组成和性能参数。

表12-1

其中“-”表示未添加该物质。

表12-2示出了由实施例27和实施例63-67中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表12-2

由实施例27和实施例63-67的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，约0<I₂/I₁≤约1且约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的情况下，对硅氧化物包覆氧化物MeO_y层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

13、通过以下方法制备实施例68-77的负极：

(1)将实施例27的硅基负极活性材料进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层得到实施例68-77的硅基负极活性材料，实施例68-77的包覆方法分别与实施例20-25中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例68-77的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表13-1示出了实施例27和实施例68-77中的硅基负极活性材料的组成。

表13-1

其中“-”表示未添加该物质。

表13-2示出了由实施例27和实施例68-77中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表13-2

由实施例27和实施例68-77的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，约0<I₂/I₁≤约1且约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的情况下，对硅氧化物包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能以及抗变形能力。

14、通过以下方法制备实施例78-86的负极活性材料：

(1)将实施例45的硅基负极活性材料进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层得到实施例78-86的硅基负极活性材料，实施例78-86的包覆方法分别与实施例20-25中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例78-86的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表14-1示出了实施例45和实施例78-86中的硅基负极活性材料的组成。

表14-1

其中“-”表示未添加该物质。

表14-2示出了由实施例45和实施例78-86中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表14-2

由实施例45和实施例78-86的测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，且约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的情况下，对表面具有氧化物MeO_y层的硅氧化物包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能，而电池变形率未发生明显变化。

15、通过以下方法制备实施例87-94的负极活性材料：

(1)将实施例67的硅基负极活性材料进一步包覆含有碳纳米管的聚合物层得到实施例87-94的硅基负极活性材料，实施例87-94的包覆方法分别与实施例20-25中的包覆方法相同；和

(2)按照上述方法制备实施例87-94的负极，其中SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的硅基颗粒占硅基颗粒总数的百分比为约70％，硅基颗粒与石墨平均球形度分别为约0.92和约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表15-1示出了实施例67和实施例87-94中的硅基负极活性材料的组成。

表15-1

其中“-”表示未添加该物质。

表15-2示出了由实施例67和实施例87-94中的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表15-2

由实施例67和实施例87-94的性能测试结果可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数，约0<I₂/I₁≤约1且约0.3≤Dn10/Dv50≤约0.6的情况下，对表面具有氧化物MeO_y层的硅氧化物包覆含有碳纳米管的聚合物层可以进一步提高锂离子电池的循环性能和/或倍率性能，而电池变形率未发生明显变化。

16、选择商业硅氧化物SiOx(0.5<x<1.5，D_V50＝约5.3μm)和石墨颗粒(D_V50＝约14μm)作为负极活性材料，按照上述方法制备实施例95-98和对比例9-11的负极。

表16-1示出了实施例95和96和对比例9中负极的组成，其中实施例1、95和96和对比例9中石墨颗粒的平均球形度为约0.68，其中石墨颗粒与表2-2中的石墨颗粒相同。

表16-1

表16-2示出了实施例1、97和98和对比例9和10中负极的组成，其中SiO_x颗粒的平均球形度为约0.92，D_V50为约5.3μm。

表16-2

表16-3和表16-4示出了由实施例1和95-98和对比例9-11的负极制备的锂离子电池的性能测试结果。

表16-3

表16-4

通过实施例1、95、96和对比例9的对比，以及实施例1、97、98和对比例10、11的对比可以看出，在同样满足约70％的SiO_x颗粒周围具有8-14个石墨颗粒数的情况下，当硅基颗粒与石墨颗粒的平均球形度的差值在约0.1-0.3范围内时，由其制备的锂离子电池的循环性能、抗变形能力和倍率性能明显优于差值在约0.1-0.3范围外的锂离子电池。

这是因为当硅基颗粒与石墨颗粒平均球形度的差值在约0.1-0.3范围内时，能够有效均匀分散SiO_x颗粒嵌锂膨胀所产生的应力以及降低SiO_x颗粒在膨胀收缩过程中的颗粒位移，缓解SiO_x颗粒表面裂纹产生，减少SiO_x颗粒表面SEI堆积以及被腐蚀的速率。

整个说明书中对“一些实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。

尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims

1.一种负极，其包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中距离所述硅基颗粒边缘的垂直距离为0-6μm范围内存在的石墨颗粒数为N，基于所述硅基颗粒的总数量计，大于50％的硅基颗粒满足：6≤N≤17。

2.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基颗粒在X射线衍射图案中2θ归属于28.0°-29.0°范围内最高强度数值为I₂，归属于20.5°-21.5°范围内最高强度数值为I₁，其中0<I₂/I₁≤1。

3.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基颗粒的粒径分布满足：0.3≤Dn10/Dv50≤0.6。

4.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

5.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

6.根据权利要求2所述的负极，其中所述硅基颗粒的粒径分布满足：0.3≤Dn10/Dv50≤0.6。

7.根据权利要求2所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

8.根据权利要求2所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

9.根据权利要求3所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

10.根据权利要求3所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

11.根据权利要求4所述的负极，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO_y层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

12.根据权利要求6所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

13.根据权利要求6所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

14.根据权利要求9所述的负极，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeOy层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

15.根据权利要求12所述的负极，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeOy层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

16.根据权利要求1所述的负极，其中所述石墨颗粒的平均球形度为A，所述硅基颗粒的平均球形度为B，A和B满足：0<B-A≤0.3。

17.根据权利要求16所述的负极，其中所述硅基颗粒在X射线衍射图案中2θ归属于28.0°-29.0°范围内最高强度数值为I₂，归属于20.5°-21.5°范围内最高强度数值为I₁，其中0<I₂/I₁≤1。

18.根据权利要求16所述的负极，所述硅基颗粒的粒径分布满足：0.3≤Dn10/Dv50≤0.6。

19.根据权利要求16所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

20.根据权利要求16所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

21.根据权利要求17所述的负极，其中所述硅基颗粒的粒径分布满足：0.3≤Dn10/Dv50≤0.6。

22.根据权利要求17所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

23.根据权利要求17所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

24.根据权利要求18所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

25.根据权利要求18所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

26.根据权利要求19所述的负极，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO_y层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

27.根据权利要求21所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和氧化物MeO_y层，所述氧化物MeO_y层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5-3；且其中所述氧化物MeO_y层包含碳材料。

28.根据权利要求21所述的负极，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体和聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

29.根据权利要求24所述的负极，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO_y层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

30.根据权利要求27所述的负极，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO_y层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。

31.根据权利要求4、5、7-15、19、20和22-30中任一项所述的负极，其中所述硅复合物基体包括SiO_x，且0.6≤x≤1.5。

32.根据权利要求4、5、7-15、19、20和22-30中任一项所述的负极，其中所述硅复合物基体包括纳米Si晶粒、SiO、SiO₂或其任意组合。

33.根据权利要求32所述的负极，其中所述纳米Si晶粒的尺寸为小于或等于100nm。

34.根据权利要求4、7、9、11、12、14、15、19、22、24、26、27、29和30中任一项所述的负极，其中所述氧化物MeO_y层的厚度为0.5nm-1000nm。

35.根据权利要求4、7、9、11、12、14、15、19、22、24、26、27、29和30中任一项所述的负极，基于所述硅基颗粒的总重量，Me元素的重量百分比为0.005wt％-1wt％。

36.根据权利要求5、8、10、11、13-15、20、23、25、26、和28-30中任一项所述的负极，其中所述聚合物层包含聚偏氟乙烯及其衍生物、羧甲基纤维素及其衍生物、羧甲基纤维素钠及其衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物、聚丁苯橡胶、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或其任意组合。

37.根据权利要求5、8、10、11、13-15、20、23、25、26、和28-30中任一项所述的负极，基于所述硅基颗粒的总重量，所述聚合物层的重量百分比为0.05wt％-5wt％。

38.根据权利要求5、8、10、11、13-15、20、23、25、26、和28-30中任一项所述的负极，其中所述聚合物层的厚度为1nm-100nm。

39.根据权利要求4、5、7-15、19、20和22-30中任一项所述的负极，其中所述碳材料包含碳纳米管、碳纳米颗粒、碳纤维、石墨烯或其任意组合。

40.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述硅基颗粒的粒径Dv50为0.01-50μm。

41.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述硅基颗粒的比表面积为1-50m²/g。

42.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述硅基颗粒的平均球形度为0.8-1.0。

43.根据权利要求42所述的负极，其中球形度低于0.8的硅基颗粒数占硅基颗粒总数量的百分比小于或等于10％。

44.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述石墨颗粒的平均球形度为0.5-0.8。

45.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中球形度为0.5-0.8的石墨颗粒数占石墨颗粒总数量的百分比大于或等于95％。

46.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述石墨颗粒在拉曼光谱分析中的1330cm^-1具有散射峰I₁₃₃₀，且在1580cm^-1处具有散射峰I₁₅₈₀，I₁₃₃₀/I₁₅₈₀的比值满足0.7＜I₁₃₃₀/I₁₅₈₀＜2.0。

47.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述石墨颗粒的粒径Dv50为0.01-80μm。

48.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述石墨颗粒的比表面积为小于或等于30m²/g。

49.根据权利要求1-30中任一项所述的负极，其中所述石墨颗粒的OI值为1-30。

50.一种电化学装置，其包含如权利要求1-49中任一项所述的负极。

51.根据权利要求50所述的电化学装置，其为锂离子电池。

52.一种电子装置，其包含如权利要求50所述的电化学装置。